海綿動物早期演化研究取得重要進展
海綿動物通常被認為是動物界中最原始的類群。分子鐘研究推測海綿動物的起源時間距今約7億年,而寒武紀之前的海綿化石稀少且有爭議。近期,中國科學院南京地質古生物研究所研究員袁訓來帶領的早期生命研究國際合作團隊,在湖北宜昌距今約5.5億年的石板灘生物群中發現了埃迪卡拉紀晚期的冠群海綿動物,填補了海綿動物早期演化的重要環節。 6月5日,相關研究成果已線上發表在《自然》(Nature)。
海綿動物常被認為是最基礎、最原始的後生動物。關於地球早期海綿化石的探索和研究,能夠為科學家探索動物起源和早期演化模式提供關鍵證據。雖然海綿動物起源時間可能距今約7億年,但確切的海綿化石記錄直到距今約5.39億年開始的寒武紀才大量出現。海綿化石記錄存在長達1.6億年的空缺,這一段撲朔迷離的歷史被稱為海綿早期演化中「消失的歲月」。
近年來,袁訓來團隊對石板灘生物群進行了大規模的化石挖掘,發現了一類大型的海綿動物化石,並命名為「螺旋網格海綿」(Helicolocellus)。螺旋網格海綿具有輻射對稱的錐形身體、底部的盤狀固著結構、可能的中央腔和推測的出水孔。錐形身體表面由規則的多次分級方格結構,下部呈螺旋狀排列。螺旋網格海綿的形態和結構與一些典型的古生代六放海綿類似,不同之處在於前者的骨架網絡是有機質組成而在古生代海綿化石上則由礦化骨針組成。研究認為螺旋網格海綿化石可能代表了不具有礦化骨針的早期海綿動物。基於各種現生動物和化石動物的形態資料矩陣的系統發育分析發現,螺旋網格海綿化石屬於冠群海綿,且與六放海綿親緣關係接近。
螺旋網格海綿化石的發現,顯示前寒武紀確實存在非生物礦化的海綿動物。這提示研究人員不能完全以現生海綿作為藍本去尋找前寒武紀海綿化石。這是由於早期海綿可能沒有生物礦化骨針並可能不具備現生海綿的所有特徵。研究認為,六放海綿早期演化歷程可能存在以有機物建構網狀骨架的階段,直到進入寒武紀後才獲得生物礦化能力,將礦物添加到已有的有機質骨架之上,形成複合的礦化骨針組成的骨架。
螺旋網格海綿連接了埃迪卡拉生物群和寒武紀生物群,顯示埃迪卡拉生物群也許與現生動物之間有某種直接的演化關係。有專家評論道,螺旋網格海綿可能是理解動物演化的「羅塞塔石碑」。
該工作由南京古生物所與美國維吉尼亞理工大學合作完成。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計畫、美國國家科學基金會的支持。